CN111751885A - 一种页岩气体积压裂微地震监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩气体积压裂微地震监测方法，包括：步骤1，布置微地震地面监测系统；步骤2，进行微地震数据处理；步骤3，进行微地震压裂实时评估；步骤4，进行微地震压裂过程调整。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种页岩气体积压裂微地震监测方法。
背景技术
微地震压裂监测因其能够对水力压裂裂缝进行实时成像而广泛应用于页岩气压裂效果评估和压裂参数优化调整，然而目前页岩气微地震监测仅能够按照压裂监测前设计的参数完成平台井压裂作业后才能评估压裂效果，评估结果只能为下一个平台井的压裂参数提供指导，缺少对正在实施井进行实时优化压裂参数的经验，导致微地震压裂监测的实时作用失效。
此外，随着油气能源需求的增加，油气开发的重心逐步由构造油气藏转向岩性油气藏，特别是长水平井段多井拉链式水力压裂，其效果评估对微地震监测方式和微地震数据处理技术提出了更高的要求。微地震监测一般分为微地震井中监测和微地震地面监测，微地震井中监测可以获得高信噪比的微地震信号，但受到多井拉链式压裂监测和观测方位的限制，没有合适监测距离的观测井同时对3-4口拉链式压裂井进行监测，只能使用一支未同步压裂的井进行关侧，造成微地震井中监测不能对观测井(检波器沉放井)进行监测，垂向定位精度比平面定位精度高，特别是某些煤系地层间砂岩储层发育，圈闭分布受砂体发育程度控制，存在工业气层，勘探潜力大的区域经常会存在这样的情况，其多属于山地地形，微地震地面监测虽然不受测井的限制，关侧方位宽，但是微地震信号衰减大、能量若、速度场求取困难。现有技术在地震数据处理过程中，为了提高煤系各叠置地层的能量和地震资料的分辨率，通常会采取地表一致性反褶积的方式实现对煤层的刻画。但是，由于煤系地层强地震反射特征的干扰，以及两相邻煤系地层之间的河道砂体弱反射薄储层的复杂多变，现有技术无法精细刻画出薄含气砂岩储层内部反射特征，进一步限制了油气开发向高精度岩性油气藏的勘探转型。
发明内容
本发明实施例提供一种页岩气体积压裂微地震监测方法，包括：
步骤1，布置微地震地面监测系统；
步骤2，进行微地震数据处理；
步骤3，进行微地震压裂实时评估；
步骤4，进行微地震压裂过程调整。
优选的，所述步骤1的所述微地震地面监测系统采用放射状排列，以压裂井口为中心，在其四周呈放射状布设16-40条测线，2000-3000道检波器，道间距10m，同时在井中布设20级三分量检波器，级间距15m，位置靠近压裂层段。
优选的，所述步骤2包括：
步骤21，建立层状速度场：利用声波测井速度和地震层位建立初始速度模型，对地面监测射孔信号和井中监测射孔信号进行联合定位，校正速度场，射孔定位误差在规定范围内，即为最终速度场；
步骤22，对微地震数据进行预处理：对微地震地面监测信号进行静校正、去噪处理；对微地震井中监测三分量信号进行去噪、矢量旋转、微地震事件自动拾取；
步骤23，对微地震数据进行处理；
步骤24，实时定位：采用三维网格自动搜索联合定位方法，对检波器接收到的微地震事件进行实时定位，实时定位延迟时间小于10s；
步骤25，微地震事件点空间展示：将定位出的微地震事件点进行三维空间显示，实时显示在压裂工程师面前，压裂工程师结合定位结果，评估压裂效果，优化压裂参数；
优选的，所述步骤23包括：
步骤231，获取预设工区的微地震数据，并利用微地震数据建立地层吸收衰减模型，包括：包括：
获取预设工区的地震数据，并根据地震数据计算地层品质因子Q，计算公式如下：
其中，α(m-1)为地层吸收系数，ν(m/s)为地震波的传播速度，f(Hz)为频率；
利用地层品质因子Q建立地层吸收衰减模型；
步骤232，利用所述地层吸收衰减模型对地震数据进行频率补偿；
步骤233，对频率补偿后的地震数据进行地表一致性反褶积处理；
步骤234，对地表一致性反褶积处理后的地震数据进行统计子波反褶积，包括：分析地表一致性反褶积后的地震数据的频率，结合所述地震数据中的测井信息，计算俞氏子波，将俞氏子波作为期望输出进行统计子波反褶积。
优选的，所述频率补偿包括：相位补偿和振幅补偿。
优选的，所述步骤3包括：将实时定位出的微地震事件点投影在三维空间中，通过俯仰投影、侧视投影，直观分析压裂裂缝的扩展情况，微地震事件点的个数代表岩石破裂的程度，微地震事件点越密集，岩石破裂点越多；微地震事件点延伸方向是水力压裂裂缝带的延伸方位，其延伸方向上的长度为压裂裂缝带长度，相垂直的另一方向为裂缝带宽度，微地震事件深度方向的高度为压裂裂缝待高度，微地震事件波及的体积为压裂改造体积，通过微地震事件点的分析，可以对压裂效果实时评估，同时优化压裂参数。
优选的，所述步骤4包括：
步骤41，前置液参数调整：前置液参数为压裂施工的关键参数，不同的前置液参数对造缝长度影响不同。本实施例在中间压裂段内加入30立方米酸液后，直接加入线性胶的做法使得微地震事件点极少，造缝效果不好，因此调整为先加入30立方米酸液，汽后加入200立方米滑溜水，然后加入线性胶后微地震事件点增多，造缝明显，压裂效果提升；
步骤42，射孔方案调整：射孔方案对水力压裂裂缝扩展影响较大，需要调整射孔避免重复压裂和压裂成本浪费，使得各个压裂段没有射孔重合；
步骤43，判断是否增加暂堵剂的使用：对于页岩微断层、天然裂缝发育，对人工裂缝发育具有明显控制作用，部分相对大尺度微断层易造成大量压裂液进入，滤液漏失严重，地面泵压异常增高，施工难度加大，不易形成复杂缝网，造成部分区域不能达到理想改造效果，当微地震监测发现存在微断层时，且压裂破裂主要沿断层方位展布，没有向其他区域拓展时，加入暂堵剂，迫使人工压裂裂缝转向，压开未破裂区域。
本发明还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述页岩气体积压裂微地震监测方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有执行上述页岩气体积压裂微地震监测方法的计算机程序。
有益效果：
利用放射状排列微地震地面监测和微地震井中联合监测技术，对水力压裂裂缝进行实时成像，提高定位精度，现场指导压裂参数的实时优化，提升储层改造效果，得到后期测试产量验证；在微地震数据处理上，通过获取预设工区的地震数据，并利用地震数据建立地层吸收衰减模型，并利用地层吸收衰减模型对地震数据进行频率补偿，消除了地层对地震波的吸收衰减作用，削弱了煤层强反射信号对层间弱反射信号的遮蔽作用。通过对频率补偿后的地震数据进行地表一致性反褶积处理，消除了地震数据在空间上的差异，提高煤层和层间薄砂岩的反射信号在空间上的子波一致性。通过对地表一致性反褶积处理后的地震数据进行统计子波反褶积，不仅可以提高煤层间弱反射信号的能量，还能够在后续精细刻画出薄含气砂岩储层内部反射特征，保证了油气开发向高精度岩性油气藏的勘探转型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
如图1所示，一种页岩气体积压裂微地震监测方法，包括：
步骤1，布置微地震地面监测系统，微地震地面监测系统采用放射状排列，以压裂井口为中心，在其四周呈放射状布设16-40条测线，2000-3000道检波器，道间距10m，同时在井中布设20级三分量检波器，级间距15m，位置靠近压裂层段。
步骤2，进行微地震数据处理，包括：
步骤21，建立层状速度场：利用声波测井速度和地震层位建立初始速度模型，对地面监测射孔信号和井中监测射孔信号进行联合定位，校正速度场，射孔定位误差在规定范围内，即为最终速度场；
步骤22，对微地震数据进行预处理：对微地震地面监测信号进行静校正、去噪处理；对微地震井中监测三分量信号进行去噪、矢量旋转、微地震事件自动拾取；
步骤23，对微地震数据进行处理，包括：
步骤231，获取预设工区的微地震数据，并利用微地震数据建立地层吸收衰减模型，包括：包括：
获取预设工区的地震数据，并根据地震数据计算地层品质因子Q，计算公式如下：
其中，α(m-1)为地层吸收系数，ν(m/s)为地震波的传播速度，f(Hz)为频率；
利用地层品质因子Q建立地层吸收衰减模型；
步骤232，利用地层吸收衰减模型对地震数据进行频率补偿，频率补偿包括：相位补偿和振幅补偿；
步骤233，对频率补偿后的地震数据进行地表一致性反褶积处理；
步骤234，对地表一致性反褶积处理后的地震数据进行统计子波反褶积，包括：分析地表一致性反褶积后的地震数据的频率，结合地震数据中的测井信息，计算俞氏子波，将俞氏子波作为期望输出进行统计子波反褶积。
步骤24，实时定位：采用三维网格自动搜索联合定位方法，对检波器接收到的微地震事件进行实时定位，实时定位延迟时间小于10s；
步骤25，微地震事件点空间展示：将定位出的微地震事件点进行三维空间显示，实时显示在压裂工程师面前，压裂工程师结合定位结果，评估压裂效果，优化压裂参数；
步骤3，进行微地震压裂实时评估，包括：将实时定位出的微地震事件点投影在三维空间中，通过俯仰投影、侧视投影，直观分析压裂裂缝的扩展情况，微地震事件点的个数代表岩石破裂的程度，微地震事件点越密集，岩石破裂点越多；微地震事件点延伸方向是水力压裂裂缝带的延伸方位，其延伸方向上的长度为压裂裂缝带长度，相垂直的另一方向为裂缝带宽度，微地震事件深度方向的高度为压裂裂缝待高度，微地震事件波及的体积为压裂改造体积，通过微地震事件点的分析，可以对压裂效果实时评估，同时优化压裂参数。
步骤4，进行微地震压裂过程调整，包括：
步骤41，前置液参数调整：前置液参数为压裂施工的关键参数，不同的前置液参数对造缝长度影响不同。本实施例在中间压裂段内加入30立方米酸液后，直接加入线性胶的做法使得微地震事件点极少，造缝效果不好，因此调整为先加入30立方米酸液，汽后加入200立方米滑溜水，然后加入线性胶后微地震事件点增多，造缝明显，压裂效果提升；
步骤42，射孔方案调整：射孔方案对水力压裂裂缝扩展影响较大，需要调整射孔避免重复压裂和压裂成本浪费，使得各个压裂段没有射孔重合；
步骤43，判断是否增加暂堵剂的使用：对于页岩微断层、天然裂缝发育，对人工裂缝发育具有明显控制作用，部分相对大尺度微断层易造成大量压裂液进入，滤液漏失严重，地面泵压异常增高，施工难度加大，不易形成复杂缝网，造成部分区域不能达到理想改造效果，当微地震监测发现存在微断层时，且压裂破裂主要沿断层方位展布，没有向其他区域拓展时，加入暂堵剂，迫使人工压裂裂缝转向，压开未破裂区域。
本发明实施例还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述页岩气体积压裂微地震监测方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有执行上述页岩气体积压裂微地震监测方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于包括：
步骤1，布置微地震地面监测系统；
步骤2，进行微地震数据处理；
步骤3，进行微地震压裂实时评估；
步骤4，进行微地震压裂过程调整。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述步骤1的所述微地震地面监测系统采用放射状排列，以压裂井口为中心，在其四周呈放射状布设16-40条测线，2000-3000道检波器，道间距10m，同时在井中布设20级三分量检波器，级间距15m，位置靠近压裂层段。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述步骤2包括：
步骤21，建立层状速度场：利用声波测井速度和地震层位建立初始速度模型，对地面监测射孔信号和井中监测射孔信号进行联合定位，校正速度场，射孔定位误差在规定范围内，即为最终速度场；
步骤22，对微地震数据进行预处理：对微地震地面监测信号进行静校正、去噪处理；对微地震井中监测三分量信号进行去噪、矢量旋转、微地震事件自动拾取；
步骤23，对微地震数据进行处理；
步骤24，实时定位：采用三维网格自动搜索联合定位方法，对检波器接收到的微地震事件进行实时定位，实时定位延迟时间小于10s；
步骤25，微地震事件点空间展示：将定位出的微地震事件点进行三维空间显示，实时显示在压裂工程师面前，压裂工程师结合定位结果，评估压裂效果，优化压裂参数。
4.根据权利要求3所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述步骤23包括：
步骤231，获取预设工区的微地震数据，并利用微地震数据建立地层吸收衰减模型，包括：包括：
获取预设工区的地震数据，并根据地震数据计算地层品质因子Q，计算公式如下：
其中，α(m-1)为地层吸收系数，ν(m/s)为地震波的传播速度，f(Hz)为频率；
利用地层品质因子Q建立地层吸收衰减模型；
步骤232，利用所述地层吸收衰减模型对地震数据进行频率补偿；
步骤233，对频率补偿后的地震数据进行地表一致性反褶积处理；
步骤234，对地表一致性反褶积处理后的地震数据进行统计子波反褶积，包括：分析地表一致性反褶积后的地震数据的频率，结合所述地震数据中的测井信息，计算俞氏子波，将俞氏子波作为期望输出进行统计子波反褶积。
5.根据权利要求4所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述频率补偿包括：相位补偿和振幅补偿。
6.根据权利要求1所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述步骤3包括：将实时定位出的微地震事件点投影在三维空间中，通过俯仰投影、侧视投影，直观分析压裂裂缝的扩展情况，微地震事件点的个数代表岩石破裂的程度，微地震事件点越密集，岩石破裂点越多；微地震事件点延伸方向是水力压裂裂缝带的延伸方位，其延伸方向上的长度为压裂裂缝带长度，相垂直的另一方向为裂缝带宽度，微地震事件深度方向的高度为压裂裂缝待高度，微地震事件波及的体积为压裂改造体积，通过微地震事件点的分析，可以对压裂效果实时评估，同时优化压裂参数。
7.根据权利要求1所述的一种页岩气体积压裂微地震监测方法，其特征在于：所述步骤4包括：
步骤41，前置液参数调整：前置液参数为压裂施工的关键参数，不同的前置液参数对造缝长度影响不同。本实施例在中间压裂段内加入30立方米酸液后，直接加入线性胶的做法使得微地震事件点极少，造缝效果不好，因此调整为先加入30立方米酸液，汽后加入200立方米滑溜水，然后加入线性胶后微地震事件点增多，造缝明显，压裂效果提升；
步骤42，射孔方案调整：射孔方案对水力压裂裂缝扩展影响较大，需要调整射孔避免重复压裂和压裂成本浪费，使得各个压裂段没有射孔重合；
步骤43，判断是否增加暂堵剂的使用：对于页岩微断层、天然裂缝发育，对人工裂缝发育具有明显控制作用，部分相对大尺度微断层易造成大量压裂液进入，滤液漏失严重，地面泵压异常增高，施工难度加大，不易形成复杂缝网，造成部分区域不能达到理想改造效果，当微地震监测发现存在微断层时，且压裂破裂主要沿断层方位展布，没有向其他区域拓展时，加入暂堵剂，迫使人工压裂裂缝转向，压开未破裂区域。
8.一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述权利要求1-7任一所述页岩气体积压裂微地震监测方法。
9.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有执行上述权利要求1-7任一所述页岩气体积压裂微地震监测方法的计算机程序。
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